DE102021200809A1 - A rotor lamination, a rotor core, a rotor and a method for manufacturing a rotor - Google Patents
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Abstract
Um eine Rotorlamelle, die einen Ausschnitt aufweist, der mindestens einen Innenraum ausbildet, wobei jeder Innenraum mindestens zwei Innenbereiche aufweist, wobei mindestens eine erste Anpressfläche oder eine Positionierfläche vorgesehen ist, ein Rotorblechpaket, einen Rotor oder ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors so zu verbessern, dass die Innenräume der Rotorlamelle multifunktionale Formen aufweisen, die beim späteren Zusammenbau zum Rotorblechpaket bzw. zum Rotor verschiedene Vorteile bieten, wird vorgeschlagen, dass die Rotorlamelle mindestens eine erste Positioniernase zwischen dem ersten Innenbereich und dem zweiten Innenbereich ausbildet, wobei die erste Positioniernase mindestens die Positionierfläche und/oder die erste Anpressfläche aufweist. In order to improve a rotor lamination, which has a cutout that forms at least one interior space, each interior space having at least two interior regions, with at least one first pressing surface or one positioning surface being provided, a laminated rotor core, a rotor or a method for producing a rotor, Because the interiors of the rotor laminations have multifunctional shapes that offer various advantages during later assembly to form the rotor lamination stack or rotor, it is proposed that the rotor laminations form at least one first positioning lug between the first interior area and the second interior area, with the first positioning lug forming at least the positioning surface and/or has the first contact surface.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rotorlamelle, ein Rotorblechpaket und einen Rotor. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors.The invention relates to a rotor lamella, a laminated rotor core and a rotor. Furthermore, the invention relates to a method for producing a rotor.
Seit der Entdeckung der Hochenergie-Permanentmagnete (z. B. Neodym-Eisen-Bor- und Samarium-Cobalt-Magnete) werden permanentmagnetisch erregte Synchronmaschinen (PMSM) in immer vielfältigeren Anwendungen eingesetzt, z.B. als Antriebe für Kraftfahrzeuge, als Werkzeugmaschinen im industriellen Bereich, in energieeffizienten Haushaltsgeräten oder als Antriebe für Pumpen. Aufgrund der verbesserten Energiedichten der Magnete weisen diese Maschinen hohe Drehmomentdichten und hohe Wirkungsgrade auf.Ever since the discovery of high-energy permanent magnets (e.g. neodymium-iron-boron and samarium-cobalt magnets), permanent magnet synchronous machines (PMSM) have been used in an increasingly diverse range of applications, e.g. as drives for motor vehicles, as machine tools in the industrial sector, in energy-efficient household appliances or as drives for pumps. Due to the improved energy densities of the magnets, these machines have high torque densities and high efficiencies.
Die Magnete können auf der zum Luftspalt gewandeten Oberfläche des Rotors befestigt werden. Dann spricht man von sogenannten Oberflächen-Magneten. Oder die Magnete werden innerhalb der vorgesehenen Taschen im Rotor integriert. Dann ist die Rede von vergrabenen Magneten.The magnets can be attached to the surface of the rotor facing the air gap. Then one speaks of so-called surface magnets. Or the magnets are integrated within the pockets provided in the rotor. Then there is talk of buried magnets.
Grundsätzlich ist zu beachten, dass auf die Magnete aufgrund der Rotation eine Zentrifugalkraft wirkt, welche die Magnete nach außen beschleunigt, wodurch eine entsprechende Fixierung bzw. Rotorlamellen-Auslegung erforderlich ist. Bei einem Rotor mit vergrabenen Magneten, muss der Blechschnitt der Rotorlamelle so ausgelegt werden, dass über die gesamte Lebensdauer des Elektromotors kein Bersten des Elektroblechs stattfindet.Basically, it should be noted that due to the rotation, a centrifugal force acts on the magnets, which accelerates the magnets outwards, which means that a corresponding fixation or rotor lamella design is required. In the case of a rotor with buried magnets, the sheet metal section of the rotor laminations must be designed in such a way that the electrical steel sheet does not burst over the entire service life of the electric motor.
Zusätzliche Belastung trifft die Magnete, wenn die Motoren einem aktiven Kurzschluss ausgesetzt werden.Additional stress hits the magnets when the motors are subjected to an active short circuit.
Ein aktiver Kurzschluss (AKS) ist eine Maßnahme in der Antriebstechnik zur Vermeidung von Schäden, die durch unterschiedliche Fehler im Fahrzeug auftreten können. Ein gezielt induzierter AKS gilt als sichere Betriebsart für Antriebsmaschinen. Dazu werden die Anschlussleitungen der Motoren, die üblicherweise mit Drehstrom betrieben werden, durch z.B. IGB-Transistoren der Leistungselektronik kurzgeschlossen.An active short circuit (ACS) is a measure in drive technology to avoid damage that can occur as a result of various faults in the vehicle. A purposefully induced AKS is considered a safe operating mode for prime movers. For this purpose, the connection lines of the motors, which are usually operated with three-phase current, are short-circuited by e.g. IGB transistors of the power electronics.
Der AKS gilt in Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebskonzept als sicherer Zustand. Ein großer Vorteil ist, dass das System in Betriebssituationen wie Wartung oder Crash spannungsfrei ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen, da diese bei hohen Drehzahlen lebensgefährliche Spannungen induzieren können.The AKS is considered a safe condition in vehicles with an electrified drive concept. A major advantage is that the system is stress-free in operating situations such as maintenance or a crash. This is particularly advantageous for synchronous machines excited by permanent magnets, as these can induce life-threatening voltages at high speeds.
Aus der
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rotorlamelle so zu verbessern, dass die Innenräume der Rotorlamelle multifunktionale Formen aufweisen, die beim späteren Zusammenbau zum Rotorblechpaket bzw. zum Rotor verschiedene Vorteile bieten, z.B. dass sie sogenannte AKS-Nasen enthalten, die die eingebauten Magneten stabilisieren, dass die Positionierung des Magneten präzisiert wird, und dass die Anordnung von Kunststoffleitflächen das Einspritzen eines spritzfähigen Kunststoffs in einem Arbeitsschritt ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Rotorblechpakete zu verbessern, so dass diese einen besonders stabil ausgebildeten Rotor ausbilden können, z. B. dadurch, dass die einzelnen Rotorlamellen und/oder Rotorpakete fest miteinander verbunden sind, wodurch auch das Verfahren zur Herstellung eines Rotors verbessert werden soll. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Rotor einer elektrischen Maschine mit vergrabenen Magneten.The object of the present invention is to improve a rotor lamina in such a way that the interior spaces of the rotor lamina have multifunctional shapes that offer various advantages during later assembly into the rotor laminated core or rotor, e.g. that they contain so-called AKS lugs that stabilize the built-in magnets that the positioning of the magnet is more precise, and that the arrangement of plastic guide surfaces enables injection of an injectable plastic in one work step. Furthermore, it is an object of the invention to improve the laminated rotor cores so that they can form a particularly stable rotor, e.g. B. characterized in that the individual rotor laminations and / or rotor stacks are firmly connected to each other, which is also intended to improve the method for manufacturing a rotor. The present invention is a rotor of an electric machine with buried magnets.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Rotorlamelle nach Anspruch 1, ein Rotorblechpaket nach Anspruch 8, ein Rotor nach Anspruch 9 und ein Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 10 vorgeschlagen.To solve this problem, a rotor lamination according to claim 1, a rotor lamination stack according to claim 8, a rotor according to claim 9 and a method for manufacturing the rotor according to
Erfindungsgemäß weist die Rotorlamelle mindestens einen Ausschnitt auf, der mindestens einen Innenraum ausbildet, wobei jeder Innenraum mindestens zwei Innenbereiche aufweist, wobei mindestens eine erste Anpressfläche oder eine Positionierfläche vorgesehen ist, wobei mindestens eine erste Positioniernase zwischen dem ersten Innenbereich und dem zweiten Innenbereich ausgebildet ist, wobei die erste Positioniernase mindestens die Positionierfläche und/oder die Anpressfläche aufweist.According to the invention, the rotor blade has at least one section which is at least forms an interior space, each interior space having at least two interior areas, at least one first contact surface or one positioning surface being provided, at least one first positioning lug being formed between the first interior area and the second interior area, the first positioning lug having at least the positioning surface and/or the has contact surface.
Bevorzugterweise besteht die Rotorlamelle aus einem stanzbaren oder zum Laserschnitt geeigneten Elektroblech. Beim Ausschnitt der Rotorlamelle handelt es sich um den Teil des Blechs, der durch Ausstanzen oder Laserschnitt aus dem Elektroblech entfernt wird. Hierdurch entsteht im Elektroblech eine Durchbrechung, welche einen Innenraum in der Ebene des Bleches ausbildet. Bevorzugterweise weist die Rotorlamelle beliebig viele Ausschnitte bzw. Innenräume auf.The rotor lamina preferably consists of an electrical steel sheet that can be punched or is suitable for laser cutting. The cutout of the rotor laminations is the part of the sheet metal that is removed from the electrical steel sheet by punching or laser cutting. This creates an opening in the electrical sheet, which forms an interior space in the plane of the sheet. The rotor lamina preferably has any number of cutouts or interior spaces.
Erfindungsgemäß weist der Innenraum mindestens eine erste Positioniernase auf. Diese Positioniernase ist nach innen ausgebildet, wobei unter innen zu verstehen ist, dass die Mittelachse der Nase in der Ebene des Elektroblechs liegt, in der der Innenraum durch z. B. den Laserschnitt entstanden ist. Erfindungsgemäß ist die Positioniernase zwischen dem ersten Innenbereich und dem zweiten Innenbereich des Innenraums angeordnet und weist die Positionierfläche und/oder die Anpressfläche auf. Die Anpressfläche ist so ausgebildet, dass ein im ersten Innenbereich anordbarer Magnet an der Fläche bündig anliegen kann, ohne dass ein Zwischenraum entsteht.According to the invention, the interior has at least one first positioning lug. This positioning nose is formed inwards, which is to be understood by inside that the central axis of the nose lies in the plane of the electrical steel sheet in which the interior space is divided by z. B. the laser cut has arisen. According to the invention, the positioning lug is arranged between the first inner area and the second inner area of the interior space and has the positioning surface and/or the pressing surface. The pressing surface is designed in such a way that a magnet that can be arranged in the first inner area can lie flush against the surface without creating a gap.
Bevorzugterweise weist die Rotorlamelle mindestens eine erste Kunststoffleitnase auf, die zwischen dem ersten Innenbereich und dem zweiten Innenbereich ausgebildet ist, wobei die Kunststoffleitnase auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten Positioniernase angeordnet ist, wobei die erste Kunststoffleitnase eine erste Kunststoffleitfläche mit oder ohne einer Kunststoffleitausbuchtung aufweist. Die Kunststoffleitfläche ist bevorzugterweise so ausgebildet, dass sie nicht bündig an einem im ersten Innenbereich anordbaren Magneten anliegt, sondern sie ist beabstandet zum angeordneten Magneten ausgebildet, so dass ein spritzfähiger Kunststoff an der Kunststoffleitfläche mit geringerem Widerstand fließen kann als an der gegenüberliegenden Positioniernase. Benachbart zur Kunststoffleitfläche ist bevorzugterweise optional auch eine Kunststoffleitausbuchtung ausgebildet, so wie benachbart zu einer Kunststoffleitausbuchtung auch immer optional eine Kunststoffleitfläche ausgebildet sein kann, um den Fluss des spritzfähigen Kunststoffs noch weiter zu verbessern. Durch die räumliche Nähe der Positioniernase und der Kunststoffleitnase, die im Blech ausgebildet sind, bilden diese zwei bevorzugterweise sogenannte „AKS-Nasen“. Durch die Anordnung der Magnete und die Gestaltung der Nasen, welche die Magnete stabilisieren, sind die magnetischen Felder H [A/m] im Magneten, die im AKS-Fall entgegen der Magnetisierungsrichtung der Magnete wirken - und somit die Magnete dauerhaft schwächen können -, reduziert.The rotor lamina preferably has at least one first plastic guide lug formed between the first inner area and the second inner area, the plastic guide lug being arranged on an opposite side of the first positioning lug, the first plastic guide lug having a first plastic guide surface with or without a plastic guide bulge. The plastic guide surface is preferably designed in such a way that it does not lie flush against a magnet that can be arranged in the first inner region, but is designed at a distance from the arranged magnet, so that an injectable plastic can flow on the plastic guide surface with less resistance than on the opposite positioning lug. Adjacent to the plastic conducting surface, a plastic conducting bulge is preferably also optionally formed, just as a plastic conducting bulge can always optionally be formed adjacent to a plastic conducting bulge in order to further improve the flow of the injectable plastic. Due to the spatial proximity of the positioning lug and the plastic guide lug, which are formed in the sheet metal, these two preferably form so-called "AKS lugs". Due to the arrangement of the magnets and the design of the lugs, which stabilize the magnets, the magnetic fields H [A/m] in the magnet, which in the AKS case act against the direction of magnetization of the magnets - and can thus permanently weaken the magnets -, reduced.
Die erfindungsgemäße Rotorlamelle weist vorteilhafterweise mindestens einen dritten Innenbereich auf, der an den ersten Innenbereich grenzt, wobei im dritten Innenbereich mindestens eine Positionierlasche angeordnet ist. Diese Positionierlasche ist bevorzugterweise so ausgebildet, dass ihre Mittelachse in einer Ausgangsposition ohne eingesetztem Magneten in der Ebene des Elektroblechs in den ersten Innenbereich hineinragt und sie einen Magneten, der im ersten Innenbereich angeordnet ist, an die auf einer gegenüberliegenden Seite der Positionierlasche angeordnete erste Anpressfläche federnd anpresst. Hierzu ist die Positionierlasche federnd elastisch ausgebildet und kann so gebogen werden, dass der Magnet durch diese Biegefläche in Position gehalten wird.The rotor lamina according to the invention advantageously has at least one third inner area which adjoins the first inner area, with at least one positioning tab being arranged in the third inner area. This positioning tab is preferably designed in such a way that, in a starting position without an inserted magnet, its central axis protrudes in the plane of the electrical lamination into the first inner area and it springs a magnet, which is arranged in the first inner area, onto the first contact surface arranged on an opposite side of the positioning tab presses. For this purpose, the positioning tab is designed to be resilient and can be bent in such a way that the magnet is held in position by this bending surface.
Die Rotorlamelle weist bevorzugterweise eine erste AKS-Nase auf, die zwischen dem ersten und dem dritten Innenbereich angeordnet ist, wobei die erste AKS-Nase nach innen ragend ausgebildet ist. Die erste AKS-Nase ist bevorzugterweise beabstandet vom anordbaren Magneten ausgebildet. Vorteilhafterweise ist auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten AKS-Nase zwischen dem ersten und dem dritten Innenbereich eine Kunststoffleitausbuchtung ausgebildet. Diese weist nach außen, das heißt, hier ist der Blechausschnitt vergrößert und die Mittelachse der Kunststoffleitausbuchtung weist vom Innenraum weg. Diese Kunststoffleitausbuchtung ist bevorzugterweise so ausgebildet, dass ein spritzfähiger Kunststoff bei angeordnetem Magneten mit möglichst geringerem Widerstand am Magneten entlang fließen kann, als bei der gegenüberliegenden ersten AKS-Nase, bevorzugterweise ist benachbart zu der Kunststoffleitausbuchtung auch eine Kunststoffleitfläche ausgebildet.The rotor lamina preferably has a first AKS nose, which is arranged between the first and the third inner region, the first AKS nose being designed to project inwards. The first AKS nose is preferably formed at a distance from the magnet that can be arranged. Advantageously, a plastic guiding bulge is formed on an opposite side of the first AKS nose between the first and the third interior area. This points outwards, that is, here the sheet metal section is enlarged and the central axis of the plastic guide bulge points away from the interior. This plastic guide bulge is preferably designed so that an injectable plastic can flow along the magnet with the least possible resistance when the magnet is in place than with the opposite first AKS nose; a plastic guide surface is preferably also formed adjacent to the plastic guide bulge.
In der Rotorlamelle ist vorteilhafterweise mindestens ein Magnet anordbar, wobei der Magnet mit seiner Anlagefläche an mindestens der ersten Anpressfläche und/oder an der Positionierfläche bündig anliegt, ohne dass ein Zwischenraum entsteht, wobei der Magnet durch die Positionierlasche, die auf einer zur ersten Anpressfläche gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, federnd angepresst wird. Bevorzugterweise sind bei einem quaderförmigen Magneten die Anpressfläche und die Positionierfläche benachbart und stehen in einem 90 °-Winkel zueinander, so dass der Magnet bündig anliegen kann. Bei angeordnetem Magnet ist bevorzugterweise innerhalb des ersten Innenbereichs ein Zwischenbereich ausgebildet, welcher auf einer gegenüberliegenden Seite zu der ersten Anpressfläche oder der ersten Positionierfläche liegt und zwischen Magnet und einer Innenraumwand entsteht. Dieser Zwischenbereich dient als Kanal für den spritzfähigen Kunststoff, der zwischen Magnet und Innenraumwand hindurchfließen kann.At least one magnet can advantageously be arranged in the rotor lamina, with the magnet resting flush with its contact surface on at least the first contact surface and/or on the positioning surface, without creating a gap, with the magnet being held by the positioning tab on a surface opposite the first contact surface Page is formed, is resiliently pressed. In the case of a cuboid magnet, the contact surface and the positioning surface are preferably adjacent and are at a 90° angle to one another, so that the magnet can lie flush. When the magnet is arranged, an intermediate area is preferably formed within the first inner area, which is on a counter Overlying side to the first contact surface or the first positioning surface is located and arises between the magnet and an interior wall. This intermediate area serves as a channel for the injectable plastic that can flow between the magnet and the interior wall.
In der Rotorlamelle können je nach Bedarf mehrere Innenräume in verschiedenen Formen ausgebildet sein und können variabel zueinander angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Innenräume so ausgebildet, dass sie beabstandet voneinander in einer V-Form angeordnet sind, wobei die Spitze des V radial nach innen zur Welle gerichtet ist und/oder mindestens ein weiterer Ausschnitt zwischen den Schenkeln des V angeordnet ist, wobei die Innenräume, die an den Schenkeln des V liegen, bevorzugterweise so ausgerichtet sind, dass der zweite Innenbereich radial außen liegt und die Positionierfläche an der Innenseite des Schenkels des V liegt. Der Winkel zwischen den Schenkeln des V kann bevorzugterweise zwischen 0° und 180° betragen, wobei der Winkel so gewählt wird, dass die Innenräume nicht überlappen. Die Mittelachse des V ist vorteilhafterweise gleichzeitig eine Spiegelachse. Bei dem Innenraum, der zwischen den beiden Schenkeln des V liegt, ist die erste Anpressfläche vorteilhafterweise radial außen angeordnet und der dritte Innenbereich radial innen.Depending on requirements, a number of interior spaces can be formed in different shapes in the rotor lamina and can be variably arranged in relation to one another. In a preferred embodiment, at least two interior spaces are designed in such a way that they are arranged at a distance from one another in a V-shape, with the apex of the V being directed radially inwards towards the shaft and/or at least one further cut-out being arranged between the legs of the V, the interior spaces lying on the legs of the V preferably being oriented such that the second interior region lies radially outward and the positioning surface lies on the inside of the leg of the V. The angle between the legs of the V can preferably be between 0° and 180°, the angle being chosen such that the interior spaces do not overlap. The central axis of the V is advantageously a mirror axis at the same time. In the case of the interior, which lies between the two legs of the V, the first contact surface is advantageously arranged radially on the outside and the third inner area is arranged radially on the inside.
Bevorzugt weist der erste Innenraum zwischen den Schenkeln des V eine Spiegelebene auf, die im 90 °-Winkel zur Blechebene steht und die entlang der Mittelachse der Positionierlasche verläuft und die Mitte der ersten Anpressfläche schneidet.The first interior space between the legs of the V preferably has a mirror plane which is at a 90° angle to the sheet metal plane and which runs along the center axis of the positioning tab and intersects the center of the first contact surface.
Bevorzugterweise besteht ein Rotorblechpaket aus mindestens zwei Rotorlamellen, die derart angeordnet sind, dass mindestens zwei Innenräume mindestens eine Tasche zur Aufnahme eines Magneten bilden, wobei mindestens eine Rotorlamelle eine Positionierlasche aufweist, durch die insbesondere federnd ein einsetzbarer Magnet gegen die erste Anpressfläche anpressbar ist, wobei die axiale Länge des Rotorblechpakets durch die axiale Länge des Magneten bestimmt ist und die Längenerstreckung aller Rotorlamellen so gewählt ist, dass die Tasche mindestens einen Magneten auch in axialen Richtung vollständig aufnimmt. Eine Rotorlamelle weist bevorzugterweise eine axiale Längenerstreckung zwischen 0,1 und 1 mm auf und ein Magnet bevorzugterweise eine axiale Längenerstreckung von > 1 mm Daraus resultiert, dass in der axialen Längenerstreckung eine Vielzahl von Rotorlamellen nötig ist, um einen Magneten so aufzunehmen, dass der Magnet vollständig aufgenommen ist und sich in axialer Richtung möglichst keine Zwischenräume zwischen den Magneten der Rotorblechpakete und den Rotorlamellen bilden. Bei einer angenommenen axialen Längenerstreckung einer Rotorlamelle von 0,1 mm und einer Magnetdicke von 1 cm wären also mindestens 100 Rotorlamellen nötig, um den Magneten in axialer Richtung vollständig aufzunehmen. Für jedes Rotorblechpaket werden bevorzugterweise jeweils so viele Rotorlamellen mit Positionierlaschen gewählt, dass die Kraft gleichmäßig auf den Magneten / die Magnete ausgeübt wird, um ihn / sie gegen die erste Anpressfläche vollflächig federnd anzudrücken und in dieser Position zu halten. So ist eine definierte Anzahl der Positionierlaschen auszulegen, so dass eine gleichmäßige aus ausreichende Federkraft an jedem Magnet gewährleistet ist.Preferably, a laminated rotor core consists of at least two rotor laminations, which are arranged in such a way that at least two interior spaces form at least one pocket for receiving a magnet, with at least one rotor lamina having a positioning tab, through which an insertable magnet can be pressed against the first contact surface, in particular resiliently, wherein the axial length of the laminated rotor core is determined by the axial length of the magnet and the length of all rotor laminations is selected such that the pocket also completely accommodates at least one magnet in the axial direction. A rotor lamina preferably has an axial length of between 0.1 and 1 mm and a magnet preferably has an axial length of > 1 mm. As a result, a large number of rotor laminations are required in the axial length to accommodate a magnet in such a way that the magnet is completely absorbed and if possible no gaps form in the axial direction between the magnets of the rotor lamination stacks and the rotor laminations. With an assumed axial length extension of a rotor lamina of 0.1 mm and a magnet thickness of 1 cm, at least 100 rotor laminations would be necessary to completely accommodate the magnet in the axial direction. So many rotor lamellas with positioning tabs are preferably selected for each rotor laminated core that the force is exerted evenly on the magnet(s) in order to press it/them fully resiliently against the first contact surface and hold it in this position. A defined number of positioning tabs is to be designed so that a uniform and sufficient spring force is ensured on each magnet.
Bevorzugterweise besteht ein Rotor aus mindestens einem Rotorblechpaket. Bei zwei oder mehr hintereinander angeordneten Rotorblechpaketen wird nach mindestens jedem Rotorblechpaket das folgende Rotorblechpaket um einen Winkel auf der Welle weiter gedreht angeordnet. Der Winkel, um den um die Wellenlängsachse gedreht wird, liegt bevorzugterweise zwischen 0 ° und 30°. Ist der Winkel 0°, gehen die Taschen der Rotorblechpakete direkt ineinander über. Wenn im Zusammenbau aller Rotorpakete gemoldet werden soll und der Winkel bevorzugterweise größer als 0° ist, darf er maximal so gewählt werden, dass die Innenräume der Taschen noch teilweise überlappen. So müssen beispielsweise die Taschen eines Rotorblechpakets mit den Taschen des benachbarten Rotorblechpakets noch so weit in Verbindung stehen, dass ein spritzfähiger Kunststoff durch alle Rotorblechpakete fließen kann. Der Winkel kann bevorzugterweise konstant gehalten werden, so dass sich bei einer Hintereinanderreihung von einer Vielzahl von Rotorblechpaketen eine gleichmäßige Verteilung ergibt, oder der Winkel kann bei jedem Rotorblechpaket unterschiedlich gewählt sein. Durch die Überlappung stehen bevorzugterweise alle übereinander bzw. hintereinander angeordneten Taschen in Verbindung, so dass ein spritzfähiger Kunststoff über mindestens einen ersten Anspritzpunkt und/oder mindestens einen zweiten Anspritzpunkt in alle Freiräume der Innenbereiche fließen kann, die nicht vom Magneten ausgefüllt sind. Die Lage des/der ersten Anspritzpunkts/Anspritzpunkte und des/der zweiten Anspritzpunkts/Anspritzpunkte wird bevorzugterweise durch den Fachmann bestimmt, besonders bevorzugterweise befinden sich innerhalb der Innenbereiche noch weitere Anspritzpunkte.A rotor preferably consists of at least one laminated rotor core. In the case of two or more laminated rotor cores arranged one behind the other, after at least each laminated rotor core, the following laminated rotor core is arranged rotated further by an angle on the shaft. The angle by which it is rotated about the longitudinal axis of the shaft is preferably between 0° and 30°. If the angle is 0°, the pockets of the laminated rotor cores merge directly into one another. If all rotor stacks are to be molded when assembled and the angle is preferably greater than 0°, it may be chosen such that the interior spaces of the pockets still partially overlap. For example, the pockets of a laminated rotor core must still be connected to the pockets of the adjacent laminated rotor core to such an extent that a sprayable plastic can flow through all the laminated rotor cores. The angle can preferably be kept constant, so that a uniform distribution results when a large number of laminated rotor cores are arranged in series, or the angle can be selected differently for each laminated rotor core. Due to the overlap, all pockets arranged one above the other or one behind the other are preferably connected, so that an injectable plastic can flow via at least one first injection point and/or at least one second injection point into all free spaces of the interior areas that are not filled by the magnet. The position of the first injection point(s) and of the second injection point(s) is/are preferably determined by a person skilled in the art; further injection points are particularly preferably located within the inner regions.
Bevorzugterweise wird für den Zusammenbau eines Rotors aus den Rotorlamellen ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zumindest die folgenden Schritte verwendet werden:
- a) Anordnung von mindestens zwei Rotorlamellen zu mindestens einem Rotorlamellenpaket,
- b) Anordnung von mindestens einem Magneten in mindestens einem Rotorlamellenpaket,
- c) Anordnung von mindestens einem Rotorlamellenpaketen zu mindestens einem Rotor, besonders bevorzugterweise erfolgt der Zusammenbau auf einer Welle,
- d) Anspritzung mit einem spritzfähigem Kunststoff über mindestens einen ersten Anspritzpunkt, wobei der Kunststoff entlang mindestens einer Kunststoffleitfläche in einer ersten Fließrichtung in den Zwischenbereich fließt und/oder mindestens einen zweiten Anspritzpunkt, wobei der Kunststoff entlang der Kunststoffleitausbuchtung in einer zweiten Fließrichtung in den Zwischenbereich fließt, wobei der Magnet an der dem Zwischenbereich gegenüberliegenden Anpressfläche und/oder Positionierfläche in Anpressrichtung anliegt, und
- e) Aushärtung des Kunststoffs, wodurch der jeweilige Magnet in der jeweiligen Tasche fixiert wird.
- a) Arrangement of at least two rotor laminations to form at least one rotor lamina pack,
- b) Arrangement of at least one magnet in at least one rotor laminations,
- c) Arrangement of at least one rotor disk pack to form at least one rotor, particularly preferably the assembly takes place on a shaft,
- d) Injection with an injectable plastic via at least one first injection point, with the plastic flowing along at least one plastic guiding surface in a first flow direction into the intermediate region and/or at least one second injection point, with the plastic flowing along the plastic guiding bulge in a second flow direction into the intermediate region , wherein the magnet rests against the pressing surface and/or positioning surface opposite the intermediate region in the pressing direction, and
- e) Hardening of the plastic, as a result of which the respective magnet is fixed in the respective pocket.
Der Moldingprozess, über den der spritzfähige Kunststoff eingespritzt wird, kann bevorzugterweise sowohl im einzelnen Rotorblechpaket als auch im Zusammenbau aller Rotorpakete - insbesondere auch mit Schrägung - ausgeführt werden. Dadurch kann ein Rotor bevorzugterweise auch aus verschiedenen Rotorblechpaketen mit verschiedenen Ausführungsformen der Taschen zusammengebaut sein. Darüber hinaus verbessert die spritzfähige Kunststoffmasse die mechanische Festigkeit / Formstabilität der Rotorblechpakete. Außerdem wird die thermische Anbindung der Magnete an das Blechpaket verbessert. Dies steigert die Effizienz von Elektromotoren mit einem solchen Rotor.The molding process, via which the injectable plastic is injected, can preferably be carried out both in the individual laminated rotor core and in the assembly of all rotor cores—in particular also with a bevel. As a result, a rotor can preferably also be assembled from different laminated rotor cores with different embodiments of the pockets. In addition, the injectable plastic compound improves the mechanical strength / dimensional stability of the laminated rotor core. In addition, the thermal connection of the magnets to the laminated core is improved. This increases the efficiency of electric motors with such a rotor.
Bevorzugt sind die Taschen (mit Nasen und Ausbuchtungen) derart gebildet, dass sie einen gerichteten Strömungsverlauf des spritzfähigen Kunststoffs ermöglichen. Hierdurch wird die gezielte finale Ausrichtung der Magnete erlangt. Die Konstruktion der Taschen ermöglicht also bevorzugt, dass der spritzfähige Kunststoff von den Innenräumen bis zum Magnet gespritzt beziehungsweise gegossen werden kann.The pockets (with lugs and bulges) are preferably formed in such a way that they allow the injectable plastic to flow in a directed manner. This achieves the targeted final alignment of the magnets. The construction of the pockets thus preferably allows the injectable plastic to be injected or cast from the interior spaces to the magnet.
Bevorzugterweise ist der Rotor als Teil eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug, ausgebildet. Zwischen Rotor und Stator ist ein sogenannter Luftspalt ausgebildet.The rotor is preferably designed as part of an electric motor for a motor vehicle, in particular an electric motor vehicle. A so-called air gap is formed between the rotor and the stator.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using preferred embodiments.
Es zeigen schematisch:
-
1 : einen Teil einer Rotorlamelle ohne Magneten mit Positionierlasche in einer Draufsicht. -
2 : einen Teil einer Rotorlamelle mit angeordnetem Magneten in einer Draufsicht. -
3 : einen Teil von mehreren Rotorblechpaketen im geschrägten Zusammenbau in einer perspektivischen Ansicht. -
4 : die Anordnung der Magnete in einem Rotor bei geschrägtem Zusammenbau in einer perspektivischen Ansicht, wobei das Blech nicht gezeigt ist.
-
1 : part of a rotor lamella without magnets with a positioning tab in a plan view. -
2 : a part of a rotor lamella with an arranged magnet in a plan view. -
3 : a perspective view of a part of several rotor lamination stacks assembled at an angle. -
4 1: the arrangement of the magnets in a rotor when assembled at an angle in a perspective view, the sheet metal not being shown.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Der Innenraum 10 zwischen den Schenkeln 35, 35a des V weist zwischen dem ersten Innenbereich 13 und dem zweiten Innenbereich 14 eine in den Innenraum 10 gerichtete erste Positioniernase 11 auf. Diese Positioniernase 11 weist eine Positionierfläche 16 auf, welche an den ersten Innenbereich 13 grenzt und benachbart zu einer ersten Anpressfläche 12 ist. Die Positionierfläche 16 und die erste Anpressfläche 12 stehen dabei in einem 90 °-Winkel zueinander. Auf einer gegenüberliegenden Seite 33 zur Positioniernase 11 ist zwischen dem ersten Innenbereich 13 und dem zweiten Innenbereich 14 eine nach innen gerichtete erste Kunststoffleitnase 20 ausgebildet. Angrenzend an die Mitte des ersten Innenbereichs 13 ist der dritte Innenbereich 15 ausgebildet. Dieser dritte Innenbereich 15 weist eine Positionierlasche 18 auf, die in den ersten Innenraum 13 hineinragt. Ausgehend von einer in
Der Innenraum 10a in dem Schenkel 35 des V weist einen ersten Innenbereich 13a auf, der an einen zweiten Innenbereich 14a grenzt. Der zweite Innenbereich 14a weist dabei radial nach außen. An den ersten Innenbereich 13a grenzt auf der gegenüberliegenden Seite 33a des zweiten Innenbereichs 14a außerdem ein dritter Innenbereich 15a, wobei der dritte Innenbereich 15a radial nach innen weist. Zwischen dem ersten Innenbereich 13a und dem zweiten Innenbereich 14a ist eine in den Innenraum 10a gerichtete erste Positioniernase 11a ausgebildet. Diese Positioniernase 11a weist eine Anpressfläche 12a auf, welche an den ersten Innenbereich 13a grenzt und benachbart zu einer ersten Positionierfläche 16a ist. Die Positionierfläche 16a und die erste Anpressfläche 12a stehen dabei in einem 90 °-Winkel zueinander. Auf einer gegenüberliegenden Seite zur Positioniernase 1 1 a ist zwischen dem ersten Innenbereich 13a und dem zweiten Innenbereich 14a eine nach innen gerichtete erste Kunststoffleitnase 20a ausgebildet. Der dritte Innenbereich 15a weist eine Positionierlasche 18a auf, die in den ersten Innenraum 13a hineinragt. Zwischen dem ersten Innenbereich 13a und dem dritten Innenbereich 15a ist eine in den Innenraum 10a gerichtete erste AKS-Nase 17a ausgebildet. Auf einer gegenüberliegenden Seite 33a zur ersten AKS-Nase 17a ist zwischen dem ersten Innenbereich 13a und dem dritten Innenbereich 15a eine nach außen gerichtete Kunststoffleitausbuchtung 22a ausgebildet. Der Innenraum 10b des über die Spiegelachse 32 gespiegelten zweiten Schenkels 35a des V weist die gespiegelten Merkmale des Innenraums 10a auf, die Bezugszeichen sind mit einem „b“ versehen. Radial außerhalb der Rotorlamelle 100 ist ein Luftspalt 38 ausgebildet.The
Die Rotorlamelle 100 kann auch so ausgebildet sein, dass im dritten Innenbereich 15, 15a, 15b keine Positionierlasche 18, 18a, 18b ausgebildet ist und der Innenbereich 15, 15a, 15b dementsprechend größer ist (nicht abgebildet).The
Bei dem Innenraum 10 zwischen den Schenkeln 35, 35a des V liegt der Magnet 19 an den beiden ersten Positionierflächen 16 an, und der Zwischenraum 21 ist zwischen dem Magnet 19 und der gegenüberliegenden Seite 33 der ersten Anpressfläche 12 ausgebildet. Der spritzfähige Kunststoff 36 fixiert den Magneten 19 in Richtung 28 an der Anpressfläche 12.In the
Bei den Innenräumen 10a, 10b in den Schenkeln 35, 35a des V gibt es zusätzlich noch einen zweiten Anspritzpunkt 24a, 24b im dritten Innenbereich 15a, 15b, wobei der spritzfähige Kunststoff 36 vom zweiten Anspritzpunkt 24a, 24b in einer zweiten Fließrichtung 26a, 26b über die Kunststoffleitausbuchtung 22a, 22b in den Zwischenbereich 21 fließen kann. Der spritzfähige Kunststoff 36 fixiert den Magneten 19a, 19b in Richtung 28a, 28b an der Positionierfläche 16a, 16b. In the
Mindestens ein Rotorblechpaket 40 wird zu einem Rotor 50 so zusammengesetzt, dass das in Längsrichtung der Welle 31 nächstfolgende Rotorblechpaket 40 um einem Winkel um die Welle 31 gedreht ist (siehe
BezugszeichenlisteReference List
- 10, 10a, 10b10, 10a, 10b
- Innenrauminner space
- 11, 11a, 11b11, 11a, 11b
- erste Positioniernasefirst positioning lug
- 12, 12a, 12b12, 12a, 12b
- erste Anpressflächefirst contact surface
- 13, 13a, 13b13, 13a, 13b
- erster Innenbereichfirst interior
- 14, 14a, 14b14, 14a, 14b
- zweiter Innenbereichsecond interior
- 15, 15a, 15b15, 15a, 15b
- dritter Innenbereichthird interior
- 16, 16a, 16b16, 16a, 16b
- Positionierflächepositioning surface
- 17a, 17b17a, 17b
- erste AKS-Nasefirst AKS nose
- 18, 18a, 18b18, 18a, 18b
- Positionierlaschepositioning tab
- 19, 19a, 19b19, 19a, 19b
- Magnetmagnet
- 20, 20a, 20b20, 20a, 20b
- erste Kunststoffleitnasefirst plastic guide nose
- 21, 21a, 21b21, 21a, 21b
- Zwischenbereichintermediate area
- 22a, 22b22a, 22b
- Kunststoffleit-Ausbuchtungplastic guide bulge
- 23, 23a, 23b23, 23a, 23b
- erster Anspritzpunktfirst injection point
- 24a, 24b24a, 24b
- zweiter Anspritzpunktsecond injection point
- 25, 25a, 25b25, 25a, 25b
- erste Fließrichtungfirst flow direction
- 26a, 26b26a, 26b
- zweite Fließrichtungsecond flow direction
- 27, 27a, 27b27, 27a, 27b
- Ausrichtungsrichtung durch PositionierlascheAlignment direction by positioning tab
- 28, 28a, 28b28, 28a, 28b
- Ausrichtungsrichtung durch MoldingmasseAlignment direction through molding compound
- 29a, 29b29a, 29b
- erste Kunststoffleitflächefirst plastic conductive surface
- 30, 30a, 30b30, 30a, 30b
- Taschepocket
- 3131
- WelleWave
- 3232
- Spiegelachsemirror axis
- 33, 33a, 33b33, 33a, 33b
- gegenüberliegende Seiteopposite side
- 3434
- Spitze der V-Formtop of the V shape
- 35, 35a35, 35a
- Schenkel des Vthigh of the V
- 3636
- spritzfähiger Kunststoffinjectable plastic
- 37, 37a. 37b37, 37a. 37b
- Ausschnittcutout
- 3838
- Luftspaltair gap
- 4040
- Rotorblechpaketrotor core
- 5050
- Rotorrotor
- 100100
- Rotorlamellerotor blade
- ALAL
- axiale Länge des Magnetenaxial length of the magnet
- AEAE
- axiale Längenerstreckungaxial length extension
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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